(57)【要約】【課題】集光レンズ、灯具及びカメラを提供する。【解決手段】本発明は、光学分野に適用しており、集光レンズ、灯具及びカメラを提供し、前記集光レンズは実体ガラスレンズであり、前記集光レンズは、入射面と、出射面と、前記集光レンズの中心軸を囲繞するように設置された側面とを有しており、前記側面は格子状を呈する。【選択図】図１４
2013007983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実体ガラスレンズである集光レンズであって、
当該集光レンズは、入射面と、出射面と、前記集光レンズの中心軸を囲繞するように設置された側面とを有しており、
前記側面は格子状を呈することを特徴とする集光レンズ。
【請求項２】
前記入射面及び前記出射面は平面であることを特徴とする請求項１に記載の集光レンズ。
【請求項３】
前記集光レンズの底部には光源を収容するための凹槽が設けられることを特徴とする請求項１に記載の集光レンズ。
【請求項４】
前記出射面は下凹または上凸の曲面であることを特徴とする請求項１に記載の集光レンズ。
【請求項５】
格子状の前記側面は複数の集光環帯で前記中心軸の方向に沿って連続的に配列して構成され、前記入射面との距離が遠いほど、前記集光環帯の表面と前記中心軸との刃先角が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の集光レンズ。
【請求項６】
前記各集光環帯のいずれもは複数の集光部で前記中心軸を囲繞するように一周を連続的に配列して構成されることを特徴とする請求項５に記載の集光レンズ。
【請求項７】
前記集光部は矩形平面であることを特徴とする請求項６に記載の集光レンズ。
【請求項８】
格子状の前記側面は複数の条状平面部または条状弧面部で前記中心軸を囲繞するように一周を連続的に配列して構成されることを特徴とする請求項１に記載の集光レンズ。
【請求項９】
灯具であって、光源と、前記光源の出射光路上に設置された集光レンズとを備え、
前記集光レンズは請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集光レンズを採用することを特徴とする灯具。
【請求項１０】
照明システムを備えるカメラであって、
前記照明システムは、光源と、前記光源の出射光路上に設置された集光レンズとを備え、
前記集光レンズは請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集光レンズを採用することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学分野に属し、特に、集光レンズ、灯具及びカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学レンズは、ガラスレンズとＰＭＭＡ材質レンズとに分けて分類されており、当該光学レンズは、半導体照明灯具やカメラレンズなどに広汎に使用されている。市場上での灯具は、主に、ＰＭＭＡレンズと光線反射カップを配光工具として採用している。
ここで、光線反射カップで配光されたその輝度の均一性は、充分に良いとはいえない。そして、ＰＭＭＡレンズは、その材質が原因でその透光性能でも非常に限られている。ガラスレンズは、ＰＭＭＡ材料と比較して、ガラスの透光性がより良いので、レンズ製作の最適な材料である（先行技術文献無し）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ガラス材質が加工しにくく、レンズ構造においては、依然として改良し難いため、現在ではただほんの少しの灯具あるいはカメラにガラスレンズが使用されている。
【０００５】
このようなレンズでは今でも単一の弧形面によって光線を反射し、ガラスレンズの優勢を充分に実施することができない。このため、透過率を高めることを基にして、小角度で輝度均一な出射光を得ることができないことから、そのポイント照明の効果が好もしくない。
【０００６】
そこで、本発明は、ポイント照明の効果をより向上させるように、高透光率、小出光角度且つ輝度均一な集光レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、光源と、前記光源の出射光路上に設置された集光レンズとを備え、前記集光レンズは上述した集光レンズを採用するように構成される灯具を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、照明システムを備えるカメラであって、前記照明システムは、光源と、前記光源の出射光路上に設置された集光レンズとを備え、前記集光レンズは上述した集光レンズを採用するように構成されるカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題の解決にあたり、本発明は、実体ガラスレンズである集光レンズであって、前記集光レンズは、入射面と、出射面と、前記集光レンズの中心軸を囲繞するように設置された側面とを有しており、前記側面は格子状を呈するように形成される集光レンズによって実現される。
【００１０】
また、本発明は、灯具であって、光源と、前記光源の出射光路上に設置された前記集光レンズとを備える灯具によって実現される。
【００１１】
また、本発明は、照明システムを備えるカメラであって、
前記照明システムは、光源と、前記光源の出射光路上に設置された前記集光レンズとを備えることを特徴とするカメラによって実現される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明で提供された集光レンズは、ガラス材質を採用することにより、レンズの出光率を高めて、光エネルギー損失を低減する。
【００１３】
また、本発明は、レンズの側面を格子状になるように設計し、単一の弧形面を通過して光線を反射するのではなく、複数の小面積の格子部で光線を異なる方向向きに反射するように格子の構造を合理的に設計することにより、各格子部を所定の方向に基づいて光線を反射させることができ、しかも小角度の均一な照明を実現することができるため、ポイント照明に有利である。
【００１４】
このような集光レンズは各種の照明灯具中あるいはカメラの照明システム中に広汎に活用でき、上述した集光レンズを採用した灯具とカメラは、より高出光率、より均一な小角度の照明効果を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズの立体構造を示す図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその１の断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズの光路図である。
【図４】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその２の断面構造を示す図である。
【図５】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその３の断面構造を示す図である。
【図６】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその４の断面構造を示す図である。
【図７】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその５の断面構造を示す図である。
【図８】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズの底面構造を示す図である。
【図９】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズの正面構造を示す図である。
【図１０】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその６の断面構造を示す図である。
【図１１】本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその７の断面構造を示す図である。
【図１２】本発明に係る第２の実施形態で提供された集光レンズのその１の正面構造を示す図である。
【図１３】本発明に係る第２の実施形態で提供された集光レンズのその２の正面構造を示す図である。
【図１４】本発明に係る第２の実施形態で提供された集光レンズの光路図である。
【図１５】本発明に係る第３の実施形態で提供された集光レンズのその１の正面構造を示す図である。
【図１６】本発明に係る第３の実施形態で提供された集光レンズのその２の正面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明をより一層完全に理解するために、その目的、技術方案、および利点について、以下の添付図面及び実施形態を参照して本発明をさらに詳細な説明を行う。ここで、記述した具体的な実施形態は単に例示を目的としたものであって、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。そのことは、明確に理解されなければならない。
【００１７】
本発明は、実体ガラスレンズである集光レンズであって、入射面と、出射面と、集光レンズの中心軸を囲繞するように設置された側面とを有しており、当該側面は格子状を呈するように形成される集光レンズを提供する。
【００１８】
本発明で提供された集光レンズは、ガラス材質を採用することにより、レンズの出光率を高めて、光エネルギー損失を低減する。
【００１９】
また、本発明は、レンズの側面を格子状になるように設計し、単一の弧形面を通過して光線を反射するのではなく、複数の小面積の格子部で光線を異なる方向向きに反射するように格子の構造を合理的に設計することにより、各格子部を所定の方向に基づいて光線を反射させることができ、しかも小角度の均一な照明を実現することができる。このため、ポイント照明に有利である。
【００２０】
本発明は、さらに、光源と、光源の出射光路上に設置された集光レンズとを備え、当該集光レンズは、上述した集光レンズを採用するように構成される灯具を提供する。
【００２１】
本発明は、照明システムを備えるカメラであって、当該照明システムは、光源と、光源の出射光路上に設置された集光レンズとを備え、当該集光レンズは上述した集光レンズを採用するように構成されるカメラを提供する。
【００２２】
上述した集光レンズを採用した灯具とカメラは、より均一に、出光率がより高い小角度の照明効果を有することができる。
【００２３】
以下、具体的な実施形態を併せて本発明の集光レンズの具体的な実現方法を詳細な説明を行う。
（第１実施形態）
図１には本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズの立体構造を示す図、図２には本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズのその１の断面構造を示す図、図３には本発明に係る第１の実施形態で提供された集光レンズの光路図が、それぞれ、示されている。ここでの説明では、便宜上、本実施形態と関連する部分しか示されていない。
【００２４】
本実施形態で提供された集光レンズは、実体ガラスレンズである。当該ガラスレンズは、光の伝播方向を調整し、所要の発射角、均一度及び輝度の照明光が得られるように、主に、光源の出光側に置かれる。
【００２５】
当該ガラスレンズは、図１、図２及び図３を参照すると、主に、入射面１と、出射面２と、側面３とを備える。入射面１の面積は、通常、出射面２の面積より小さい。側面３及び入射面１と出射面２とは、ともに、集光レンズの表面を構成する。
【００２６】
理解できるように、側面３は、入射面１と出射面２との間に介在されており、当該側面３は、ガラスレンズの中心軸を囲繞するように設置される。光源４は、入射面１の入光側に位置し、その発出する光は、入射面１を通過してレンズ内部に進入し、そのうちの一部の光は、直接、出射面２を通過して射出されて、照明に用いられる。
【００２７】
また、大部分の光は、レンズの側面３の向きに射入し、側面３を通過して反射された後、出射面２を通過して射出されて、照明に用いられる。勿論、僅かの部分の光は、側面３を通過して折射した後、外部へ射出される。
【００２８】
レンズの出光角度及び均一性を改善するために、本実施形態では、側面３を格子状になるように設計すべく、複数の小面積の平面または弧面格子部で密接に配列して構成されている。勿論、このような格子状の側面は、明らかに伝統的な錐形側面または弧形側面を全体の表面がそのままで複数の単位に分割することではなく、このような構造は明らかに改良効果を有していない。
【００２９】
理解できるように、本実施形態においての格子部は平面であるか、それとも弧面であっても、１つの共同する円滑な表面に形成することはできない。これらの格子部で光線を異なる方向向きに反射し、格子の構造を、例えば、大小、形状などを適当に設計することによって光線を所定の方向に従って反射させて、所要の角度及び均一度の出射光が得られる。
【００３０】
本実施形態において、側面３は多種の構造を有することができる。本実施形態の１つの実現方式として、側面３は、図１及び図２を参照すると、一系列の集光環帯３１でレンズの中心軸の方向に沿って連続的に分布して構成されることができる。そのうち、各隣接する２つの集光環帯３１は所定の刃先角を有しており、当該側面３は、１本の折れ線線分でレンズの中心軸を囲繞するように一周を連続的に回転して形成されるように見えることができる。
【００３１】
それに、入射面１から各線分とレンズの中心軸との間の刃先角は、漸次に小さくなる。即ち、入射面１から集光環帯３１がレンズの中心軸に対する傾斜角度が次第に小さくなる。例えば、入射面から第一の環帯と中心軸との刃先角は４０°前後であってもよいし、第二の環帯と中心軸との刃先角は３５°前後であってもよいし、最後の環帯と中心軸との刃先角は１０°前後であってもよい。各環帯の幅およびそれが中心軸に対する具体的な傾斜角度は応用側の必要に基づいて設計することができる。
【００３２】
本実施形態では、高透光率のガラス材質で加工された集光レンズが採用されている。当該集光レンズのガラス材質は、伝統的なＰＭＭＡ材質に比べてより高い透過率を有している。当該集光レンズは、レンズの出射光束単位を有効的に増加し、光エネルギー損耗を減少することによって、照明光の輝度を高めることができる。
【００３３】
しかも、当該集光レンズの側面を格子状になるように設計することによって、反射角度の制御可能性が、伝統的な単一形状の反射面に比べてより強くなるため、格子の具体的な構造と形状を、応用側の必要に基づいて設計することができる。
また、当該レンズは、光束単位の出力を向上させると同時に、より小さい角度及び強度がより均一な出射光を有することから、ポイント照明に有利である。
【００３４】
本実施形態において、入射面１と出射面２とは、相互に平行する平面であっても良い。出射面２の上にはさらに凹凸微構造部が密に配設されることができて、出射光をより均一にさせる。
【００３５】
図４〜図８を参照すると、本実施形態において、当該レンズの底部にはさらに少なくとも１つの第１の凹槽５を設置することができ、光源４を凹槽５の内部に置くことができる。
【００３６】
また、図７及び図８で示されているように、光源４と凹槽５とは一対一で設置しても良いし、多対一で設置しても良い。このときの入射面１は、即ち、第１の凹槽５とレンズとの境界面であり、このような光源４から発出する光はほとんど全部が当該境界面を通過してレンズの内部に射入し、平面である入射面と比較して、当該凹槽により一定程度に光の損失を減少することができる。
【００３７】
図９及び図１０を参照すると、本実施形態において、出射面２は、多種の構造を有することができる。具体的には、当該出射面２は、凸面でも良いし、凹面でも良い。本実施形態では、凹面を適宜に選択する。これにより、レンズの平均厚さを減少させることによって、レンズによる光の吸収を減らしてレンズの出光率を高めることができる。
【００３８】
同様に、また、出射面２の上に第２の凹槽６を設置することができる。図１１に示すように、第２の凹槽６が存在しているから、レンズの平均厚さを少なくともある程度に減少させることによってレンズの出光率を高める。
（第２実施形態）
図１２には本発明に係る第２の実施形態で提供された集光レンズのその１の正面構造を示す図、図１３には本発明に係る第２の実施形態で提供された集光レンズのその２の正面構造を示す図、図１４には本発明に係る第２の実施形態で提供された集光レンズの光路図が、それぞれ、示されている。ここでの説明では、便宜上、本実施形態と関連する部分しか示されていない。
【００３９】
本実施形態において、さらに上述した実施形態中の側面３に対してさらなるより良い集光効果が得られるように改良を行うことができる。
【００４０】
図１２及び図１４を参照すると、具体的には、側面３は依然として複数の集光環帯３１から構成される。そして、各集光環帯３１のいずれもは複数の矩形集光部３１１で密接に配列して構成されることができ、いくつの集光部３１１でレンズの中心軸を囲繞するように一周を連続的に配列して一つの集光環帯３１が構成される。
【００４１】
このようにすれば、側面３全面は図１２に示すような格子構造として示されている。本実施形態においての複数の微小な矩形集光部３１１で側面３をより緻密に分割し、出射光の角度と出光均一度を調整するにはより有利になる。本実施形態においての集光部の大きさは応用側の必要に基づいて合理的に設計することができる。
【００４２】
本実施形態において、入射面１と側面３は一体化する弧形面であっても良いし、両者の間には明確な境界線がなくて、図１３に示すように、側面３の格子構造は弧形面全面にわたって広がっている。そして、当該弧形面の底部の一定領域を平面に近似しており、この平面に近似した領域は入射面１とし、光源４は当該入射面１の下方に位置し、光源４の出射光は当該入射面１を通過してレンズに射入する。
（第３実施形態）
図１５には本発明に係る第３の実施形態で提供された集光レンズのその１の正面構造を示す）、図１６には本発明に係る第３の実施形態で提供された集光レンズのその２の正面構造を示す図が、それぞれ、示されている。ここでの説明では、便宜上、本実施形態と関連する部分しか示されていない。
【００４３】
上述した第１の実施形態において、側面３は、さらに、別の構造に設計することができる。本実施形態において、側面３は、さらに、複数の条状平面部３２でレンズの中心軸を囲繞するように一周を連続的に配列して構成することができる。これにより、図１５に示されるように、当該側面３全体は錐形を呈する。
【００４４】
また、側面３は、さらに、複数の条状弧面部３３でレンズの中心軸を囲繞するように一周を連続的に配列して構成することも可能であることについては、図１６が参照される。
【００４５】
以上は、本発明の好ましい実施形態であり、本発明になんらの制限を加わるものではない。本発明の精神と原則を逸脱しない限り、その等効果修正又は変更は、なお、本発明の保護範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４６】
１：入射面
２：出射面
３：側面
３１１：集光部
３１：集光環帯
３２：平面部
４：光源
５：第１の凹槽
６：第２の凹槽
【図１】
2013007983.tif 000003
【図２】
2013007983.tif 000004
【図３】
2013007983.tif 000005
【図４】
2013007983.tif 000006
【図５】
2013007983.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013007983.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013007983.tif 000011
【図１０】
2013007983.tif 000012
【図１１】
2013007983.tif 000013
【図１２】
2013007983.tif 000014
【図１３】
2013007983.tif 000015
【図１４】
2013007983.tif 000016
【図１５】
2013007983.tif 000017
【図１６】
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